Si3N4/TC4活性钎焊连接机理与性能

针对Si_3N_4/TC4复合结构钎焊连接问题,研究了钎料和母材中活性元素Ti对Si_3N_4/TC4接头润湿性、界面结合机制和力学性能的影响。进行了润湿、接头显微组织分析和剪切强度试验,结果表明:活性元素Ti对于钎料在陶瓷表面的润湿起主要作用,Ag-Cu钎料通过TC4母材中Ti元素的长程扩散进入Si_3N_4界面虽然实现润湿,但形成的反应产物并不明显,陶瓷/钎料界面成为断裂薄弱区域。Ag-Cu-Ti钎料中Ti元素在Si_3N_4一侧界面富集形成TiN+Ti_5Si_3反应层,对钎料在陶瓷界面润湿性和接头断裂脆性都具有改善作用,接头剪切强度达到267.3 MPa。     

电阻率可调的含钛碳化硅纤维的制备与性能研究

以Ｔｉ（ＯＢｕ）４与低分子量聚硅烷（ＬＰＳ）为原料合成不同含钛量的聚钛碳硅烷,经熔融纺丝、空气不熔化、高温烧结制备出力学性能良好、电阻率为１０３～１０Ω·ｃｍ的Ｓｉ—Ｔｉ—Ｃ—Ｏ纤维。通过ＩＲ、ＧＰＣ、ＶＰＯ、ＸＰＳ等分析手段系统研究了钛含量对纤维的制备、结构及其电性能的影响。     

Ti-Zr-Si合金的时效转变与显微组织分析

通过真空自耗电极炉熔炼得到硅锆质量比为1：2的Ti-Zr-Si合金材料，对合金材料进行了1200℃／3．5h的固溶处理和850℃不同时间的时效处理。利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射、EDX分析了Ti-Zr-Si合金的铸造、固溶和不同时效阶段的显微组织及其相组成。分析结果表明，硅锆比为1：2的Ti-Zr-Si合金，铸造组织由β-Ti、晶界为块状β-Ti和条状的5-3型硅化物组成；Ti-Zr-Si合金经过850℃／480min的时效处理，5-3型硅化物转变为2-1型硅化物；尺寸细小、分布均匀的2-1型硅化物使制备高性能的Ti／(Ti，Zr)2Si复合材料成为可能。     

一种多元铌硅系原位复合材料的高温氧化行为

 采用电弧熔炼的方法制备了Nb-16Si-24Ti-6Cr-6Al-2Hf (原子百分数)多元铌硅系原位复合材料。进行了高温氧化试验,使用扫描电镜、能谱和X-射线衍射仪进行分析。结果表明该复合材料铸态组织主要由Nbss和β-Nb5Si3组成;经1250℃/100h静态氧化后,生成厚的氧化皮,其主要成分为CrNbO4,TiNb2O7;在氧化皮下发生严重的内氧化现象;氧优先在Nbss相中扩散并形成内氧化产物;硅化物对氧的扩散起到一定的阻挡作用;硅化物的分散分布有利于氧化皮中压应力的释放。     

多孔氮化硅高温氧化特性分析

采用TG-DSC、XRD、SEM、ICP 等分析手段,对某一典型多孔氮化硅样品进行4 个不同温度点的

静态和微动态连续氧化试验,最高氧化温度为1 400℃。结果表明:多孔氮化硅在0. 1 MPa 静态空气气氛下,

800℃之前,氧化反应非常微弱,800℃以上可见明显的氧化反应,1 000℃以上氧化反应加剧,增重速率加快,并

优先发生在表面与外部孔壁处,之后再发生在样品的内部孔隙处,氧化反应受界面处的化学动力学控制,以被

动氧化为主,主要生成物是SiO2,属吸热反应。当生成的SiO2 将氮化硅表面和孔壁处覆盖时,在其界面处,随

着温度的进一步升高或时间的延长,会生成Si2N2O,且需要注意防范样品可能出现脆性断裂情况。此外,同等

温度下,动态氧化气氛将加速氮化硅的氧化,特别是多孔和粉末状样品。

     

助烧剂对无压烧结Si3N4力学性能的影响

研究了三种助烧剂MgO、Al2O3+AlN和Y2O3+AlN对1800℃×3h工艺下无压烧结Si3N4力学性能的影响情况。发现材料力学性能主要决定于助烧剂的种类,其次取决于含量。其Y2O3+AlN虽使最终生成的β-Si3N4长径比较小,线度尺寸最短,但最利于致密化,因而使材料力学性能最佳,添加量(质量分数)为12%Y2O3+6%AlN时,陶瓷的抗弯强度、断裂韧性和维氏硬度分别达到431.6MPa、5.10MPa*m1/2和14.52GPa。     

以MgO为助剂β-Si3N4晶种的制备与表征

在自增韧陶瓷的致密化过程中,添加β-Si3N4品种有利于长柱状晶的形成与生长,可以改善陶瓷的强度和韧性;以MgO为添加剂,通过对原始Si3N4粉进行热处理,制备出转相充分、具有柱状形貌β-Si3N4晶种.重点研究了MgO对氮化硅相变和晶种形貌的影响.实验结果表明在MgO添加量在1.5wt%和2wt%时,在1750℃下热处理2小时能得到β相含量95%以上和具有大长径比的β-Si3N4晶种.     

Phase Equilibria in Nb-Si-Mo Ternary Alloys at 1 273 K and 2 073 K

Phase equilibrium in Nb-Si-Mo ternary alloys （〈37.5 at.% Si） at 1 273 K and 2 073 K is investigated by using X-ray diffraction （XRD） analysis, scanning electron microscopy （SEM） and energy dispersive spectroscopy （EDS）. The partial isothermal section at 1 273 K, which contains four single-phase regions, five two-phase regions and two three-phase regions, is basically the same as that at 1 973 K. However, when the temperature increases to 2 073 K, the three-phase region of Nbss＋ct-（Nb（Mo））sSi3＋13-（Nb,Mo）sSi3 obviously moves towards the Nb-rich comer. This suggests that Nb-Si-Mo ternary alloys remain stable at least up to 1 973 K.     

小卫星姿控动量轮陶瓷球混合轴承性能分析与试验

小卫星的技术发展对星上姿控系统的主要部件一动量轮的主要技术指标提出了严格的要求。为了满足动量轮对轴承的使用要求，本研究开发了Si3N4陶瓷球混合轴承。基于滚动轴承分析理论和摩擦学知识，对其接触应力、旋滚比、轴向刚度、润滑、额定静载荷等指标进行了优化设计和分析。结果显示：与原全钢轴承比较，优化后混合轴承消除了原全钢轴承存在的控制类型“阶跃”问题，在精度寿命指标上具有明显的优势。摩擦力矩测量结果及分析表明该轴承的功耗指标优于原全钢轴承。力学模拟、温度循环试验后动量轮电机电流升高小于5％，表明该轴承具有良好的抗振动冲击能力和温度适应能力。在动量轮连续二年的运转试验中，电机的功耗始终较小而且稳定，进一步证明陶瓷球混合轴承具有良好的抗粘着磨损能力。     

钛硅共晶合金的组织与性能研究

在氩气保护下，利用非自耗钨极水冷铜坩埚电弧熔炼法制备Ti-Si共晶合金，并研究其组织与性能。X射线衍射结果，室温下铸态Ti-Si合金的组织由α-Ti基体和金属间化合物TisSi3两相组成，具有非平衡凝固特征。Miedema理论计算说明，TisSi3相的生成热比高温下β-Ti的生成热更小，共晶反应时Ti3Si3相先析出。首次测得Ti-Si共晶系合金的压缩强度和塑性，分析断口特征发现，不同共晶类型的Ti-Si合金虽然都属于脆性断裂，但断裂机制不尽相同。